УСТРОЙСТВО ДЕПРЕССИОННОЙ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ Российский патент 1997 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве технологического оборудования для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины от шлама, песка, парафина, смол и других трудноизвлекаемых промывкой отложений.

Известно устройство для депрессионной очистки скважины от песчаной пробки, спускаемое на забой скважины на канате [1] Содержит толстостенный полый корпус с подпружиненным башмаком. В течении всего времени спуска и до момента контакта с песчаной пробкой внутри корпуса устройства сохраняется атмосферное давление. Недостатком известного устройства является низкая наполняемость его рабочей полости шламом, так как, вследствие высокой текучести и меньшей плотности, скважинная жидкость под статическим напором столба жидкости заполняет рабочую полость устройства раньше, чем продукты очистки. По этой причине, чтобы обеспечить полную очистку скважины, требуется увеличить количество спуско-подъемных операций с устройством. Кроме того, известное устройство не обеспечивает защиту обсадных труб от отрицательного воздействия гидроудара в момент создания депрессии в скважине. Все это снижает эффективность применения устройства в глубоких скважинах.

Наиболее близким техническим решением является устройство для очистки забоя скважины, содержащее корпус с депрессионной камерой и клапаном-заглушкой, шламоприемную камеру с разделительным поршнем, ударным штоком со срезным штифтом, выдвижным фиксатором поршня и лепестковым ловителем продуктов очистки скважины [2]-прототип.

Недостатком известного устройства является низкая наполняемость его шламоприемной камеры продуктами очистки скважины из-за влияния напора столба жидкости в эксплуатационной колонне. Устройство не обеспечивает в условиях глубоких скважин защиту обсадных труб и цементного кольца в заколонном пространстве от гидроудара в момент создания депрессии в зоне очистки. В итоге от разрушения цементного кольца ослабляется крепление ствола скважины, что приводит к осложнениям, например, заколонным перетокам жидкости, загрязнению пресноводных горизонтов и даже к открытому фонтанированию по заколонному пространству между обсадными трубами и горной породой.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки глубоких скважин и снижение отрицательного воздействия гидравлических ударов на конструкцию устройства и обсадную колонну с цементным кольцом.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее депрессионную камеру с клапаном-заглушкой, шламоприемную камеру с установленным в нем выдвижных фиксаторах разделительным поршнем, ударный шток, установленный в разделительном поршне и зафиксированный в нем срезным штифтом, и средство перекрытия шламоприемной камеры, согласно изобретению, оно снабжено пакером т контейнером, при этом пакер установлен между шламоприемной камерой и контейнером с возможностью взаимодействия с корпусом шламоприемной камеры, средство перекрытия шламоприеной камеры выполнено в виде клапана-затвора, размещенного в контейнере, полый корпус пакера скреплен с корпусом шламоприемной камеры срезным штифтом, контейнер присоединен к пакеру и имеет участок с приемными отверстиями и ребрами жесткости, а депрессионная и шламоприемная камеры, проходной канал полого корпуса пакера и контейнер образуют общий накопитель для продуктов очистки скважины. Участок контейнера с приемными отверстиями и ребрами жесткости выполнен из профилированного патрубка, при этом приемные отверстия размещены во впадинах между продольными ребрами жесткости.

Предлагаемая конструкция исключает влияние столба жидкости в обсадной колонне на наполняемость рабочей полости устройства и уменьшает отрицательное воздействие гидравлического удара на конструкцию устройства, на обсадную колонну и целостность цементного кольца.

На фиг. 1 схематически изображено в разрезе заявляемое устройство, на фиг. 2 сечение по А-А устройства на фиг. 1.

Устройство (фиг. 1) содержит телескопическое соединение 1, состоящее из подвижного патрубка 2 с переводником 3, ограничительной муфты 4 и перфорированного удлинителя 5, депрессионную камеру 8 с разделительным поршнем 9, пакер 10 и контейнер 11 для сбора и транспортирования вверх шлама, песка и других продуктов очистки скважины.

Шламоприемная камера содержит корпус 12, со стороны приемной части в корпусе имеется выступ 13, а на внутренней стенке корпуса выполнена коническая выточка 14.

Разделительный поршень 9 содержит уплотнительные кольца 15, ударный шток 16 с ударником 17 и цилиндрической головкой 18 и выдвижные фиксаторы 19. Цилиндрическая головка 18 ударного штока вставлена в центральную расточку 20 разделительного поршня 9 и зафиксирована с ней с помощью срезного штифта 21. В свою очередь разделительный поршень 9 с помощью уплотнительных колец 15 герметично разделяет депрессионную камеру 6 от шламоприемной 8 и удерживается неподвижно в шламоприемной камере посредством выдвижных фиксаторов 19, выдвинутых до упора в коническую выточку 14 на внутренней стенке корпуса 12 шламоприемной камеры 8; обратный ход вдвижных фиксаторов 19 ограничен в разделительном поршне 9 цилиндрической головкой 13 ударного штока 16.

Пакер 10 установлен между шламоприемной камерой 8 и контейнером 11. содержит полый корпус 22 с цилиндрической головкой 23 упругие уплотнительные манжеты 24, нажимные кольца 25 и ограничительную муфту 26. Полый корпус 22 пакера 10 с его цилиндрической головкой 23 удерживается на выступе 13 перед приемной частью корпуса 12 шламоприемной камеры 8 и зафиксирован от продольного смещения с помощью срезного штифта 27. Контейнер 11 присоединен к ограничительной муфте 26 пакера 10. Во внутренней полости контейнера 11 предусмотрен клапан-затвор 28, причем для облегчения закрытия клапана его затвор выполнен со смещенной относительно центра тяжести осью вращения 29. На боковой стенке контейнера 11 предусмотрены приемные отверстия 30 для пропуска в шламоприемную камеру 8 скважинной жидкости с продуктами очистки. На участке с приемными отверстиями 30 имеются продольные ребра жесткости 31 (фиг. 2), а корпус контейнера 11 (фиг. 1) на длине участка с указанными отверстиями составлен из профилированного патрубка 32 и приемные отверстия 30 размещены во впадинах 33 (фиг. 2) между продольными ребрами жесткости 31.

Депрессионная 6 (фиг. 1) и шламоприемная 8 камеры, проходной канал полого корпуса 22 пакера 10 и контейнер 11 образуют общий накопитель для приема и извлечения из забоя шлама с продуктами очистки скважины.

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускают в скважину на бурильных или насосно-компрессорных трубах 34 до упора его контейнера 11 на забой скважины (фиг. 1). Предварительно объем рабочей полости депрессионной камеры 6 подбирают с учетом допустимой депрессии на пласт, а размеры длины контейнера 11 подбирают так, чтобы после установки устройства с упором на забой пакер 10 установился выше перфорационных отверстий 35 продуктивного пласта. После завершения спуска усилием нажатия колонной труб 34 через переводник 3 телескопического соединения 1 на конструкцию устройства срезают срезной штифт 27. После разрушения срезного штифта усилие нажатия передается через корпус 12 шламоприемной камеры 8 на пакер 10. Под воздействием этого усилия нажимные кольца 25 пакера скользят по полому корпусу 22 в сторону ограничительной муфты 26 и деформируясь, увеличиваются в диаметре и плотно прилегают к внутренней стенке обсадных труб скважины. Таким образом осуществляется разобщение межтрубного пространства 36 над пакером 10 от призабойной зоны пласта и забоя скважины ниже пакера.

При этом достигается отсечение зоны очистки от действия столба жидкости по кольцевому пространству между обсадной колонной и наружным диаметром депрессионной камеры. Одновременно с разрушением срезного штифта 27 ударный шток 16 ударником 17 ударяется о цилиндрическую головку 23 полого корпуса 22 пакера 10 и срезной штифт 21 срезается. После разрушения штифта 21 цилиндрическая головка 18 ударного штока 16 утапливается под действием силы удара в центральную расточку 20 и освобождает выдвижные фиксаторы 19 разделительного поршня 9. Под действием перепада давления над и под разделительным поршнем 9 в депрессионной камере 6 происходит имплозионный эффект всасывание в депрессионную камеру освободившегося от выдвижных фиксаторов 19 разделительного поршня 9 под действием забойного давления. В результате через приемные отверстия 30 на боковой стенке контейнера 11 в шламоприемную камеру 8 устремляются поток жидкости и увлекаемый потоком шлам с продуктами очистки из забоя скважины и призабойной зоны пласта. Под их напором клапан-затвор 28 открывается, пропуская в шламоприемную камеру 8 в вместе с потоком жидкости и продукты очистки скважины. После выравнивания давления в депрессионной камере 6 с забойным клапан-затвор 28 закрывается, препятствуя при подъеме устройства выпадению шлама с продуктами очистки вниз, а часть шлама оседает на дно контейнера 11.

В начале подъема устройства вверх подвижной патрубок 2 с ограничительной муфтой 4 телескопического соединения 1 перемещаются вверх и после выбора свободного хода подвижного патрубка увлекает собой депрессионную 6 и шламоприемную 8 камеры. По мере их перемещения вверх происходит снятие усилия нажатия через корпус 12 и нажимные кольца 25 на уплотнительные манжеты 24 пакера 10. После полной разгрузки элементов пакера 10 от усилия нажатия происходит распакеровка межтрубного пространства 36.

После извлечения устройства на поверхность производят очистку депрессионной 6 и шламоприемной 8 камер с пакером 10 и контейнером 11 от шлама с продуктами очистки скважины. При необходимости процесс повторяют.

Предлагаемое устройство испытано на Ермаковском месторождении НГДП-"Ермаковнефть".

В результате работ по очистке призабойной зоны дополнительно добыто 13 тысяч тонн нефти.

Источники информации:
1. А.с. N 1186787. E 21 B 37/00, 1984. В.И. N 39, 1985.

2. А.с. N 927976. E 21 B 37/00, 1980, В.И. N 18, 1982.

Использование: изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве технологического оборудования для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины от шлама, песка, парафина, смол и других трудоизвлекаемых промывкой отложений. Сущность изобретения: устройство депрессионной очистки скважины содержит депрессионную камеру с клапаном-заглушкой. Имеется шламоприемная камера с разделительным поршнем, установленным на выдвижных фиксаторах. В разделительном поршне установлен ударный шток со срезным штифтом. В устройстве установлен пакер между шламоприемной камерой и контейнером с возможностью взаимодействия с корпусом камеры. Полый корпус пакера скреплен срезным штифтом с корпусом камеры. Контейнер имеет клапан-затвор и участок с приемными отверстиями. На участке с приемными отверстиями выполнены продольные ребра жесткости. Корпус контейнера на участке с приемными отверстиями выполнен из профилированного патрубка. Приемные отверстия размещены во впадинах между продольными ребрами жесткости. При создании осевой нагрузки срезается штифт и пакер герметизирует межтрубное пространство. Ударный шток срезает свой штифт, освобождаются выдвижные фиксаторы. На разделительном поршне создается перепад давления и происходит имплозионный эффект. Шламоприемная камера заполняется шламом и жидкостью. Закрывается клапан-затвор. При подъеме срабатывает клапан-заглушка. Использование изобретения повышает эффективность очистки глубоких скважин и снижает отрицательное воздействие гидравлических ударов на конструкцию устройства и обсадную колонну с цементным кольцом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство депрессионной очистки скважины, включающее депрессионную камеру с клапаном-заглушкой, шламоприемную камеру с установленным в ней на выдвижных фиксаторах разделительным поршнем, ударный шток, установленный в разделительном поршне и зафиксированный в нем срезным штифтом, и средство перекрытия шламоприемной камеры, отличающееся тем, что оно снабжено пакером и контейнером, при этом пакер установлен между шламоприемной камерой и контейнером с возможностью взаимодействия с корпусом шламоприемной камеры, средство перекрытия шламоприемной камеры выполнено в виде клапана-затвора, размещенного в контейнере, полый корпус пакера скреплен с корпусом шламоприемной камеры срезным штифтом, контейнер присоединен к пакеру и имеет участок с приемными отверстиями и ребрами жесткости, а депрессионная и шламоприемная камеры, проходной канал полого корпуса пакера и контейнер образуют общий накопитель для продуктов очистки скважины. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что участок контейнера с приемными отверстиями и ребрами жесткости выполнен из профилированного патрубка, при этом приемные отверстия размещены во впадинах между продольными ребрами жесткости.